Статья

Название статьи УЧЕТ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ АЛГОРИТМОВ КЛАССИФИКАЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ
Автор А.И. Машошин
Рубрика РАЗДЕЛ IV. ПРИМЕНЕНИЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В НАУКЕ, ТЕХНИКЕ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Месяц, год 11, 2016
Индекс УДК 681.883.77
DOI 10.18522/2311-3103-2016-11-121132
Аннотация Как известно, основным отличием гидроакустического поля от полей другой физической природы является сложная зависимость закона распространения сигнала от текущих гидроакустических условий (ГАУ) в районе работы. Ввиду этого алгоритмы решения большинства практических задач гидроакустики, которые, как правило, являются обратными задачами, должны учитывать текущие ГАУ, т.е. должны быть согласованными со средой распространения гидроакустических сигналов. Отличительной особенностью структуры алгоритмов, согласованных со средой, является то, что на их вход, кроме параметров сигналов, измеренных на выходе приёмной гидроакустической антенны, поступает модель передаточной характеристики канала распространения сигнала, сформированная с использованием параметров текущих ГАУ, полученных тем или иным способом. Классификация морских объектов по излучаемым ими шумам является одной из наиболее сложных практических задач гидроакустики, решение которой должно учитывать текущие ГАУ. Обусловлено это тем, что решение о классе наблюдаемого объекта нужно принять на основе анализа параметров сигнала, прошедшего через океанический волновод и существенно преобразованного им. Причем содержание и степень этого преобразования зависит от текущих ГАУ в районе. Целью работы является изложение подхода к учету гидроакустических условий при разработке и реализации алгоритмов классификации шумящих объектов. В работе кратко излагается методика синтеза алгоритма классификации, согласованного со средой, а также его разновидности – алгоритма совместного решения задач классификации и определения координат морских шумящих объектов. Приводится и обсуждается вычислительная схема реализации синтезированного алгоритма, которая предполагает 2 циклических процесса: процесс формирования моделей рабочих КП и процесс определения класса и координат объекта. Оба процесса являются асинхронными: вычисления запускаются при получении новых входных данных, что для первого процесса происходит один раз в 1–2 часа, а для второго с интервалом 1–20 с. На каждом цикле обоих процессов реализуются однотипные вычисления, отличающиеся только входными данными. Вычисления, выполняемые на каждом цикле, хорошо распараллеливаются, поскольку включают большое число однотипных вычислений. Ввиду существенно различающейся цикличности процессы предъявляют разные требования к быстродействию вычислителя: если для реализации первого процесса достаточно ЭВМ общего назначения с производительностью в десятки Мфлопс, то для реализации второго процесса необходим спецпроцессор с производительностью в единицы Гфлопс.

Скачать в PDF

Ключевые слова Гидроакустика; классификация морских объектов; гидроакустические условия; вычислительная схема алгоритма.
Библиографический список 1. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики. – Л.: Судостроение, 1978. – 448 c.
2. Акустика океана / под ред. Л.М. Бреховских. – М.: Наука, 1974.
3. Распространение звука во флюктуирующем океана / под ред. С. Флатте. – М.: Мир, 1982. – 336 c.
4. Bucker H.P. Use of calculated sound fields and matched field detection to locate sources in shal-low water // Journal of the Acoustical Soc. of America. – 1976. – Vol. 59, No 2. – P. 368-373.
5. Baggeroer A.B., Kuperman W.A., Schmidt H. Matched field processing: Source localization in correlated noise as an optimum parameter estimation problem // J. of the Acoustical Society of America. – 1988. – Vol. 83. – P. 571-587.
6. Baggeroer A.B., Kuperman W.A. Matched Field Processing in Ocean Acoustics // in Acoustic Signal Processing for Ocean Exploration, ed. by J.M.F. Moura and I.M.G. Loutrie, Kluwer Publishing, 1993.
7. Tolstoy A. Matched Field Processing for Ocean Acoustics. – New Jersey: World Scientific Publishing Co., 1993.
8. Зуйкова Н.В., Свет В.Д. Согласованная обработка сигналов в океанических волноводах // Акустический журнал. – 1993. – Т. 39. – Вып. 3. – С. 389-403.
9. Porter M.D., Tolstoy A. The matched field processing benchmark problems // J. of Computa-tional Acoustics. – 1994. – No. 3. – P. 161-185.
10. Малышкин Г.С. Современное состояние с разработкой методов и алгоритмов обработки гидроакустических сигналов, согласованных со средой распространения: Труды X1 Всероссийской конференции "Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики". – СПб.: Наука, 2012. – C. 369-371.
11. Сазонтов А.Г., Малеханов А.И. Согласованная пространственная обработка сигналов в подводных звуковых каналах (обзор) // Акустический журнал. – 2015. – Т. 61, № 2.
– С. 233-253.
12. Baggeroer A.B. Why did applications of MFP fail, or did we not understand how to apply MFP? // Proceedings of the 1st International Conference and Exhibition on Underwater Acous-tics. – Corfu Island, Greece: Heraklion, 2013. – P. 41-49.
13. Марасёв С.В., Машошин А.И. Задачи, решаемые системой гидроакустических расчётов // Морская радиоэлектроника. – 2015. – № 2 (52). – С. 40-45.
14. Марасёв С.В., Машошин А.И. Расчет дальности действия гидроакустических средств в условиях неполного знания о текущих гидроакустических условиях // 7-я российская мультиконференция по проблемам управления. Материалы конференции "Управление в морских и аэрокосмических системах" (УМАС-2014), г. Санкт-Петербург, 7-9 октября.
– 2014. – С. 809-812.
15. Машошин А.И. Особенности синтеза алгоритмов классификации подводных объектов по их гидроакустическому полю // Акустический журнал. – 1996. – Т. 42. – № 3.
– С. 396-400.
16. Broadhead M.K. Broadband source signature extraction from underwater acoustics data with sparse environment information // JASA. – 1995. – Vol. 97. – P.1322-1325.
17. Azimi-Sadjadi M.R., Yao D., Jamshidi A.A., Dobeck G.J. Underwater target classification in changing environments using an adaptivefeature mapping // IEEE Transactions on neural net-works. – 2002. – Vol. 13, No. 5. – P. 1099-1111.
18. Jimenez L.A.T, Mayen H.G., Arteagoitia O.B., Garza D., Torres R. System for acoustic detec-tion and autonomous classification of targets in the sea (SIDACAM) // Proceedings of 3nd Underwater Acoustics Conference and Exhibition, 21-26 June 2015, Crete island, Greece.
– 2015. – P. 137-144.
19. Fischell E.M., Schmidt H. Classification of underwater targets from autonomous underwater vehicle sampled bistatic acoustic scattered fields // JASA. – 2015. – Vol. 138. – P. 3773.
20. Машошин А.И. Об одном подходе к совместному решению задач классификации и определения координат подводных объектов по их гидроакустическому полю // Акустический журнал. – 1999. – Т. 45, № 1. – С. 124-127.
21. Lucas C., Heard G.J., Pelavas N. DRDC Starfish acoustic sentinel and phase gradient histo-gram tracking // Proceedings of 3nd Underwater Acoustics Conference and Exhibition, 21-26 June 2015, Crete island, Greece. – 2015. – P. 669-676.
22. Bao C., Ma S., Zhang Z., Hu X., Wu Y., Meng Z. A robust passive source localization method using a single vector sensor // Proceedings of 3nd Underwater Acoustics Conference and Ex-hibition, 21-26 June 2015, Crete island, Greece. – 2015. – P. 857-864.
23. Skarsoulis E., Papadakis P., Kalogerakis M., Piperakis G., Orfanakis E. A passive acoustic localization system for broadband sources // Proceedings of 3nd Underwater Acoustics Con-ference and Exhibition, 21-26 June 2015, Crete island, Greece. – 2015. – P. 341-348.

Comments are closed.